晶圓表面的親水性與疏水性，一個(gè)很容易被人忽視的細(xì)節(jié)，可能影響到整個(gè)芯片的性能。從制備光刻膠涂層，到清洗過(guò)程，再到某些薄膜的制備，晶圓表面的濕潤(rùn)性影響著每一個(gè)關(guān)鍵步驟。今天將深入探討這兩種表面特性，解析其在半導(dǎo)體制程中的作用，以及如何通過(guò)各種表面處理方法來(lái)優(yōu)化晶圓的親水性和疏水性。

什么是親水性與疏水性？

親水性：

親水性表面是指當(dāng)水滴接觸到晶圓表面時(shí)，形成的接觸角小于90度。親水性的表面對(duì)水具有親和力，水能在晶圓表面蔓延成為一小灘水。

疏水性：

疏水性表面則是指當(dāng)水滴接觸到表面時(shí)，形成的接觸角大于90度。即在晶圓表面形成水珠，典型的疏水性例子是荷葉上的水珠。

親水與疏水的原理

晶圓表面的親水性和疏水性主要與其表面化學(xué)基團(tuán)有關(guān)?；瘜W(xué)基團(tuán)決定了表面對(duì)水分子的吸引力強(qiáng)弱，也就決定了其親水性或疏水性。

親水性表面，其上的化學(xué)基團(tuán)更愿意與水分子進(jìn)行相互作用而形成氫鍵。在這樣的表面上，水可以很好地鋪展開來(lái)，形成一個(gè)較低的接觸角。

相反，疏水性表面則不愿與水分子進(jìn)行相互作用。這種表面上的化學(xué)基團(tuán)更傾向于與自身進(jìn)行相互作用，而排斥水分子。因此，水滴在這種表面上會(huì)形成較高的接觸角，看起來(lái)像一個(gè)半球形。

親水性與疏水性對(duì)半導(dǎo)體制程的影響

清洗工序：晶圓在各種工藝步驟之間都需要經(jīng)過(guò)清洗，以去除雜質(zhì)和殘留物。親水性表面能更好地與清洗液接觸，從而實(shí)現(xiàn)更有效的清洗。相反，疏水性表面會(huì)使清洗液在其上形成珠狀液滴，使得清洗效果不佳。

光刻步驟：光刻膠需要均勻地覆蓋在晶圓表面上，形成一層薄膜。親水性表面可以幫助光刻膠更好地鋪展，從而實(shí)現(xiàn)更均勻的光刻膠覆蓋。相反，疏水性表面的光刻膠影響勻膠的均勻性，對(duì)于光刻，晶圓親水性要控制在一個(gè)適當(dāng)范圍。

晶圓如何改性？

等離子改性：等離子體處理是一種常用的方法，利用氣體等離子體對(duì)晶圓表面進(jìn)行改性，生成親水性或疏水性表面。例如，氧氣等離子體處理可以使硅表面產(chǎn)生親水性，而氫氣等離子體處理則可以產(chǎn)生疏水性表面。

化學(xué)改性：使用化學(xué)試劑處理晶圓表面。例如，在半導(dǎo)體制程中，表面活性劑可以用來(lái)改變晶圓表面的親水性和疏水性。表面活性劑可以吸附在晶圓表面，形成疏水基或親水基。如果希望增強(qiáng)晶圓表面的疏水性，可以使用含有非極性疏水尾基團(tuán)的表面活性劑。如果希望增強(qiáng)晶圓表面的親水性，可以使用含有極性親水頭基團(tuán)的表面活性劑